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DE2413424A1 - NUCLEAR REACTOR WITH LIQUID COOLING - Google Patents

NUCLEAR REACTOR WITH LIQUID COOLING

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Publication number
DE2413424A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bell
nuclear reactor
coolant
gas
reactor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2413424A
Other languages
German (de)
Inventor
Didier Costes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE2413424A1 publication Critical patent/DE2413424A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/086Pressurised water reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

DR. HANS ULRICH MAYDR. HANS ULRICH MAY D 8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1aD 8 MUNICH 2, OTTOSTRASSE 1a TELEGRAMME: MAYPATENT MÖNCHENTELEGRAMS: MAYPATENT MONKS TELEFON COS113 C936S2TELEPHONE COS113 C936S2 CP 479/1263 MUnchen, 20. März 1974CP 479/1263 Munich, March 20, 1974

' Dr .M./es'Dr .M. / Es

B 4797.3 PGB 4797.3 PG

Commissariat a" 1»Energie Atomique in Paris, Frankreich Kernreaktor mit FlüssigkeitskühlungCommissariat a "1» Energie Atomique in Paris, France Nuclear reactor with liquid cooling

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor, der durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit gekühlt ist, d.h. in dem das Kühlmittel, im allgemeinen Wasser, dauernd bei einem Druck gehalten wird, der über dem Dampfdruck dieses Kühlmittels bei der maximalen Betriebstemperatur liegt, und betrifft besonders eine Vorrichtung zur Regelung des Drucks der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von Lastveränderungen des Kernreaktors, wobei diese Vorrichtung besonders die sofortige Einleitung oder Ableitung einer geeigneten Menge des Kühlmittels in dessen Kreislauf ermöglicht, welche die Verringerung ader Erhöhung des Gesamtvolumens infolge einer Temperaturveränderung kompensieren kann und so vermeidet, daß infolge der dadurch bedingten Druckschwankungen das Kühlmittel zum Sieden kommt, vas schwere Folgen für die Brennelemente des Reaktorkerns haben kann.The invention relates to a nuclear reactor, which by a under Pressurized liquid is cooled, i.e. in which the coolant, generally water, is continuously held at a pressure which is above the vapor pressure of this coolant at the maximum operating temperature, and particularly relates to a device for regulating of the pressure of the cooling liquid as a function of load changes of the nuclear reactor, this device especially the immediate introduction or discharge of a suitable amount of the coolant in its circuit allows which the reduction adder can compensate for the increase in the total volume as a result of a change in temperature and thus avoids that as a result of this due to pressure fluctuations the coolant comes to the boil, vas can have serious consequences for the fuel elements of the reactor core.

Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen von automatischen Druckregelvorrichtungen für die Kühlflüssigkeit eines Kernreaktors bekannt. Die üblichsten solcher Vorrichtungen benutzen ein System, das aus einem außerhalb des Reaktorbehälters angeordneten Gefäß besteht,, in dem ein Gleichgewicht zwischen dem Kühlmittel und sei-There are already various embodiments of automatic pressure regulating devices for the cooling liquid of a nuclear reactor known. The most common of such devices use a system which consists of a vessel arranged outside the reactor vessel, in which there is a balance between the coolant and its

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nera Dampf bei Qiner Temperatur eingestellt wird, die über der im Frinsärkreis dieses Kühlmittels und besonders im Inneren des Reaktorbehälters herrschenden Temperatur liegt. Das Volumen der in diesem Gefäß vorhandenen Kühlflüssigkeit entspricht der Menge, die notwendig ist, um die beim heißen Betrieb des Reaktors vorgesehenen Lastveränderungen zu ermöglichen, einschließlich der Fall einer Notabschaltung mit Binregelung der Temperatur auf ihren mittleren Anfangsvert. Beispielsweise beträgt für einen Kernreaktor mit einer Nennleistung von 1200 MW elektrisch die im Gefäß des Druckreglers heiß enthaltene Wassermenge etwa 25 m , wovon etwa 20 m3 sofort in den Erimärkreis des Kühlmittels einleitbar sind, um die notwendige Volumenregulierung zu gewährleisten.nera steam is set at Qiner temperature, which is above the temperature in the Frinsärkreis of this coolant and especially in the interior of the reactor vessel. The volume of the cooling liquid present in this vessel corresponds to the amount that is necessary to enable the load changes provided during hot operation of the reactor, including the case of an emergency shutdown with regulation of the temperature to its mean initial value. For example, for a nuclear reactor with a nominal output of 1200 MW, the amount of hot water in the pressure regulator's vessel is about 25 m, of which about 20 m 3 can be introduced immediately into the primary circuit of the coolant in order to ensure the necessary volume regulation.

Bei einer bekannten Abwandlung dieser Vorrichtung ist der Druckregler unmittelbar im Inneren des Reaktorbehälters oberhalb des Reaktorkerns angeordnet, wobei das Volumen der Kühlflüssigkeit im Reaktorbehälter durch ein Gemisch von Gas und Kühlmitteldampf unter Druck gesetzt wird, das in einem oberhalb des freien Kühlflttssigkeitsspiegels im inneren des Reaktorbehälters selbst gelegenen Ram eingeschlossen ist.A known modification of this device is the pressure regulator arranged directly inside the reactor vessel above the reactor core, the volume of the cooling liquid in the Reactor vessel is pressurized by a mixture of gas and coolant vapor which is in a level above the free cooling liquid level ram located inside the reactor vessel itself is enclosed.

Auf einem anderen Gebiet, nämlich bei Siedewasserkernreaktoren, also einem vom oben erwähnten Druckwasserkernreaktor wesentlich verschiedenen Reaktortyp, sind Vorrichtungen zur Wärmeisolation des Reaktorbehälters bekannt, welche diesen, im allgemeinen aus Beton bestehenden Behälter, im Betrieb bei einer begrenzten Temperatur, z.B. etwa 500C, halten sollen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, im Inneren des Reaktorbehälters eine Glocke einzubauen, deren Außenwand mit einem wärmedämmenden Material beschichtet ist, wobei ein entsprechendes Volumen eines unter Druck stehenden ruhenden GasesIn another field, namely in boiling water core reactors, i.e. a reactor type that is substantially different from the above-mentioned pressurized water core reactor, devices for thermal insulation of the reactor vessel are known, which these containers, generally made of concrete, in operation at a limited temperature, e.g. about 50 ° C. should hold. For this purpose it is known to build a bell inside the reactor vessel, the outer wall of which is coated with a heat-insulating material, with a corresponding volume of a pressurized resting gas

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zwischen dem Behälter und der Glocke, die den Reaktorkern und den Frimärkreis des siedenden Kühlmittels umgibt» eingeschlossen ist· Dieses Gas» welches eine Trennfläche mit dem Kühlmittel im unteren Teil der Glocke bildet, ermöglicht so eine Begrenzung des Wärmeflusses in Richtung auf die Reaktorbehälterwand. Außerdem und zum Schutz des Reaktorbehälterboden5 unter dem offenen Bereich der Glocke ist vorteilhafterweise in deren Nähe eine im Kühlmittel untergetauchte Wärmeabschirmung vorgesehen.between the container and the bell that surrounds the reactor core and the primary circuit of the boiling coolant »is enclosed · This gas », which forms an interface with the coolant in the lower part of the bell, enables the flow of heat to be limited towards the reactor vessel wall. Besides and for Protection of the reactor vessel bottom5 under the open area of the In their vicinity, the bell is advantageously one submerged in the coolant Heat shield provided.

Die Erfindung bezweckt nun einen mit einer Kühlflüssigkeit unter Druck arbeitenden Kernreaktor, der eine im Kernreaktorbehälter integrierte Vorrichtung zur Druckregelung des Kühlmittels mit einer Wärmeisolationsglocke kombiniert, welche die Wand des Reaktorbehälters kalt hält.The invention now aims at a nuclear reactor which operates with a cooling liquid under pressure and which is integrated in the nuclear reactor vessel Device for regulating the pressure of the coolant combined with a thermal insulation bell, which covers the wall of the reactor vessel keeps you cold.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kernreaktor, der durch eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeit gekühlt ist und gekennzeichnet ist durch einen Reaktorbehälter aus Beton mit senkrechter Achse, eine in ihrem unteren Bereich offene Glocke, die im inneren des Reaktorbehälters gleichachsig angeordnet ist und mit diesem einen Raum begrenzt, der mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist und zur Wärmeisolation der Innenwand des Reaktorbehälters dient, und durch einen Druckregler, der die Kühlflüssigkeit in der Glocke unter Druck hält und ein Regelgasvolumen enthält, das mit einer großen freien oberfläche der Kühlflüssigkeit so in Berühriang steht, daß einer geringen Druckveränderung des Regelgases eine erhebliche Volumenveränderung der im Kühlmittelkreis im inneren der Glocke verdrängten Flüssigkeit entspricht.This object is achieved according to the invention by a nuclear reactor, which is cooled by a pressurized cooling liquid and is characterized by a reactor vessel made of concrete with vertical axis, a bell open in its lower area, which is arranged coaxially in the interior of the reactor vessel and with this delimits a space which is filled with a pressurized gas and for thermal insulation of the inner wall of the reactor vessel is used, and by a pressure regulator that keeps the cooling liquid in the bell under pressure and contains a regulating gas volume, which is so in contact with a large free surface of the coolant that a slight change in pressure of the regulating gas results in a considerable change in volume in the coolant circuit corresponds to the liquid displaced inside the bell.

Je nach dem Fall !können das Regelgas und das wärmeisolierende Gas, voneinander getrennt sein oder nicht getrennt sein und von glei-Depending on the case! The regulating gas and the heat insulating gas, be separate from each other or not be separate and from the same

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eher oder verschiedener Art sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Gase identisch, und der Druckregler weist eine an ihrem oberen Ende geschlossene und an ihrem unteren Ende offene Kammer auf, die gleichachsig zur Glocke unter dem Reaktorkern angebracht ist, wobei die obere Decke dieser Kammer oberhalb des Spiegels der Kühlflüssigkeit ein Regelgasvolumen einschließt, das mit dem värmeisolierenden Gas in Verbindung steht, Vorteilhafterveise und unabhängig von der gewählten Ausführungsform sind Einrichtungen vorgesehen, um die kondensierten Anteile der Kühlflüssigkeit im Regelgasvolumen aufzufangen und in den Primärkreis im Inneren der Glocke zurückzuführen.be of a more or different kind. In a preferred embodiment the two gases are identical and the pressure regulator has one that is closed at its upper end and one that is open at its lower end Chamber, which is coaxially attached to the bell under the reactor core, with the upper ceiling of this chamber above of the level of the cooling liquid encloses a regulating gas volume which is in communication with the heat-insulating gas, advantageously and regardless of the selected embodiment, devices are provided to remove the condensed fractions of the cooling liquid to be collected in the control gas volume and in the primary circuit traced inside the bell.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further preferred embodiments emerge from the subclaims and the following description, which illustrates the invention on the basis of several exemplary embodiments with reference to the attached Drawings explained. Show it:

Fig,1 im Längsschnitt schematisch einen erfindungsgemäßen Kernreaktor mit Druckflüssigkeitskühlungj1 shows a schematic longitudinal section of a nuclear reactor according to the invention with hydraulic fluid cooling j

Die Fig. 2 und 3 Teile von Längsschnitten zweier abgewandelter Ausführungsformen des Kernreaktors.2 and 3 parts of longitudinal sections of two modified embodiments of the nuclear reactor.

In Pig.1 sind besonders deutlich die wesentlichen Teile eines Kernreaktors gezeigt, der durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit, besonders Wasser, gekühlt ist. Dieser Reaktor weist einen äußeren Reaktorbehälter 1 aus vorgespanntem Beton auf, der durch seine Innenwand 2 einen Innenraum begrenzt, der oben durch einen Deckel 3 abgeschlossen ist und in dem die wesentlichen Bauteile des Reaktors angeordnet sind. In diesem Innenraum ist besonders eine Glocke 4 angeordnet, die eine Metallwand 5 aufweist, die außen mit einer Wärmeisolationsschicht 6 versehen ist. Diese Glocke 4 ist im In-The essential parts of a nuclear reactor are particularly clear in Pig.1 shown, which is cooled by a pressurized liquid, especially water. This reactor has an outer one Reactor vessel 1 made of prestressed concrete, through its inner wall 2 delimits an interior space which is closed at the top by a cover 3 and in which the essential components of the reactor are arranged. In this interior, a bell 4 is particularly arranged, which has a metal wall 5, the outside with a Thermal insulation layer 6 is provided. This bell 4 is in

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neren des Reaktorbehälters 1 durch nicht gezeigte Einrichtungen in der Weise aufgehängt, daß sich ihr unteres offenes Ende 7 in einem verhältnismäßig geringen Abstand vom Boden des Behälters 1 befindet. Die Glocke 4 begrenzt mit der Innenwand 2 des Behälters 1 einen Ringraum 8, der mit einem unter geeignetem Druck stehenden wärmeisolierenden Gas gefüllt ist, besonders Stickstoff oder Argon, welches im Betrieb die Temperatur der Wand 2 auf etwa 500C hält. Im Inneren der Glocke 4 ist der tragende, im Querschnitt ringförmige Mantelkörper 9 an der Innenwand der Glocke mittels Eckversteifungen 10 aufgehängt. Dieser Mantel 9 weist an seinem unteren Ende einen gelochten Boden 11 mit einer Reihe von Durchlaßöffnungen 12 für die rühlflüssigkeit des Reaktors auf, dessen Kern 13 im Inneren dieses Mantels angebracht und an der Glocke 4 aufgehängt ist» Das Kühlwasser des Kerns 13 gelangt durch eine Zuleitung 14 in den Reaktorbehälter 1 und die Glocke 4, strömt zwischen dem Mantel 9 und der Innenwand 5 der Glocke 4 und gelangt durch die öffnungen 12 des Bodens 11 zur l&iterseite des Kerns 13, durchströmt diesen nach oben und wird dann aus der Glocke 4 und dem Reaktorbehälter 1 durch eine Ableitung 15 abgeführt. Bei normalem Betrieb ist der Druck des wärmeisolierenden Gases imRaum 8 so gewählt, daß das Niveau der Kühlflüssigkeit in diesem Raum eine oberhalb des unteren Endes 7 der Glocke 4 gelegene freie oberfläche 16 aufweist. Schließlich ist zu einer guten Wärmeisolation des Bodens des Reaktorbehälters 1 gegenüber dem offenen Teil der Glokke 4 unter dieser eine Wärmeabschirmung 17 angeordnet, die im Wasser arbeitet und aus abwechselnden waagrechten Platten besteht, welche die Ausbildung der natürlichen Wärmeschichtung des Kühlmittels begünstigen, ohne senkrechte Übergänge zu verhindern. Vor-neren of the reactor vessel 1 suspended by means not shown in such a way that its lower open end 7 is located at a relatively small distance from the bottom of the container 1. With the inner wall 2 of the container 1, the bell 4 delimits an annular space 8 which is filled with a thermally insulating gas under suitable pressure, in particular nitrogen or argon, which keeps the temperature of the wall 2 at about 50 ° C. during operation. Inside the bell 4, the supporting jacket body 9, which is ring-shaped in cross section, is suspended from the inside wall of the bell by means of corner stiffeners 10. This jacket 9 has at its lower end a perforated bottom 11 with a series of passage openings 12 for the cooling liquid of the reactor, the core 13 of which is attached inside this jacket and suspended from the bell 4. The cooling water of the core 13 passes through a supply line 14 into the reactor vessel 1 and the bell 4, flows between the jacket 9 and the inner wall 5 of the bell 4 and passes through the openings 12 of the bottom 11 to the upper side of the core 13, flows through it upwards and then becomes the bell 4 and the Reactor container 1 discharged through a discharge line 15. During normal operation, the pressure of the heat-insulating gas in the space 8 is selected so that the level of the cooling liquid in this space has a free surface 16 located above the lower end 7 of the bell 4. Finally, for good thermal insulation of the bottom of the reactor vessel 1 from the open part of the bell 4, a heat shield 17 is arranged below this, which works in the water and consists of alternating horizontal plates, which favor the formation of the natural thermal stratification of the coolant, without vertical transitions impede. Before-

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zugsveise befindet sich das untere Ende 7 der Glocke 4 in der Höhe der unteren Platten der Abschirmung 17.Zugsveise is the lower end 7 of the bell 4 in height of the lower plates of the shield 17.

Gemäß der Erfindung gehört zu diesem Druckflüssigkeitskernreaktor ein Druckregler für die Kühlflüssigkeit, der mit dem Kernreaktor zusammenvirkt und im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer offenen Kammer 18 besteht, die eine unter dem Boden 11 des Mantels 9 angeordnete obere vaagrechte Wand 19 und eine ringförmige Seitenwand 20 aufveist. Diese Kammer 18 begrenzt so zwischen ihrer oberen Wand 19 und der freien Oberfläche 21 des Kühlmittels in der Glocke 4 einen Raum 22, in dem ein geeignetes Volumen eines Regelgases eingeschlossen ist· Vorteilhafterveise ist dieses Gas gleich dem, welches das wärmeisolierende Gas in Raum 8 bildet und steht mit diesem durch eine U-Leitung 23 in Verbindung, deren Schenkel 24 und 25 im Raum 22 bzv. im Raum 8 münden. Die Kammer 18 ist unter dem Boden 11 des Mantels 9 mittels einer zylindrischen Manschette 26 aufgehängt, velche Durch— la£-öffnungen 27 aufveist, um den freien Kreislauf des Kühlmittels nicht zu behindern. Schließlich ist die Glocke 4 in ihrem unteren Teil zur Verbesserung der Wärmeisolation vorzugsweise durch eine zylindrische Manschette 28 doppelwandig ausgebildet, so daß ein Zwischenraum 29 gebildet wird, der nit einem geeigneten Volumen eines ruhenden Gases gefüllt ist, dessen Druck so gewählt ist, daß der freie Flüssigkeitsspiegel 30 des Kühlmittels unterhalb der auf gleicher Höhe liegenden Niveaus 16 und 21 liegt. An seinem unteren Teil ist das Verbindungsrohr 23 alt einer Leitung 31 verbunden, vodurch die von der Leitung 23 kondensierten und aufgefangenen Teile des Kühlflüssigkeitsdampfes abgeführt werden können. Diese Leitung 31 ist mit einer Förderpumpe 32 verbunden, velche die kondensierten Anteile durch eine LeitungAccording to the invention, this pressurized liquid nuclear reactor includes a pressure regulator for the cooling liquid, which is connected to the nuclear reactor cooperates and in the embodiment shown from an open Chamber 18 consists of one under the bottom 11 of the casing 9 arranged upper horizontal wall 19 and an annular side wall 20 available. This chamber 18 thus delimits between its upper wall 19 and the free surface 21 of the coolant in the bell 4 a space 22 in which a suitable volume of a regulating gas is enclosed. Advantageously, this gas is the same as that which forms the heat-insulating gas in space 8 and is connected to this through a U-line 23, the legs 24 of which and 25 in room 22 or open in room 8. The chamber 18 is below suspended from the bottom 11 of the jacket 9 by means of a cylindrical sleeve 26, with all through-openings 27 around which not to hinder the free circulation of the coolant. In the end the bell 4 is double-walled in its lower part to improve the thermal insulation, preferably by means of a cylindrical sleeve 28 formed so that a gap 29 is formed which is filled with a suitable volume of a gas at rest, the pressure of which is chosen so that the free liquid level 30 of the coolant is below the level lying at the same height 16 and 21 lies. At its lower part, the connecting pipe 23 is connected to a line 31 through which the condensed from the line 23 and collected parts of the cooling liquid vapor can be discharged. This line 31 is connected to a feed pump 32 connected, velche the condensed portions through a line

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33 unter der Wärmeabschirmung 17 in den Realetorbehälter 1 zurückführt. Schließlich gehört zur Ausrüstung des Kernreaktors noch eine Leitung 34» die mit dem zwischen'der Glocke 4 und der innenwand 2 des Behälters 1 ausgebildeten Raum 8 verbunden und durch eine Kompressions-Entspannungsvorrichtung 35 mit einem Lagerbehälter 36 oder vorzugsweise einer Reihe von Lagerbehältern dieser Art verbunden ist, die zweckmäßigerweise. innerhalb der VJand des Reaktorbehälters 1 angeordnet und eingebettet sind.33 leads back under the heat shield 17 into the Realetor container 1. After all, there is another part of the equipment for the nuclear reactor Line 34 »the one between the bell 4 and the inner wall 2 of the container 1 and connected to a storage container 36 by a compression-relaxation device 35 or preferably a number of storage containers of this type is connected, which is expediently. within the VJand of the reactor vessel 1 are arranged and embedded.

Beim Betrieb des so ausgebildeten Kernreaktors ermöglichen die vorgesehenen Vorrichtungen sowohl eine geeignete Wärmeisolation des Betonbehälters durch das zwischen der Glocke und dem Behälter vorhandene Gas als auch eine automatische Regelung des !Drucks der Kühlflüssigkeit infolge einer, sofortigen Veränderung des Drucks des Regelgases im Raum 22, die zu einer begrenzten Veränderung der freien Niveaus 21 und 16 führt. Bei jeder Veränderung der Last, die eine Veränderung der Temperatur und infolgedessen der spezifischen Masse des Kühlmittels im Kreis bewirkt, spricht die Druckregelvorrichtung sofort an durch Einleitung eines entsprechenden Fltissigkeüfevolumens in den Kreis oder Ableitung eines entsprechenden Flüssigkeit svolumens aus dem Kreis, sodaß der Druck des Kühlmittels stets oberhalb des Dampfdrucks bei der betrachteten Temperatur gehalten wird. Die Zuführung des notwendigen Gases in den Raum 22 kann entweder durch Entspannung des wärmeisolierenden Gases erfolgen, venn das Volumen des Raums 8 ausreicht, oder durch eine Zuführung von außen, besonders aus den Vorratsbehältern 36 durch die Leitung 34.When operating the nuclear reactor designed in this way, the intended Devices both a suitable thermal insulation of the concrete container by the existing between the bell and the container Gas as well as an automatic regulation of the pressure of the cooling liquid as a result of an immediate change in pressure of the control gas in space 22, which leads to a limited change in the free levels 21 and 16 leads. With every change in load that causes a change in the temperature and, as a result, the specific mass of the coolant in the circuit, speaks the pressure control device immediately by introducing an appropriate volume of liquid into the circuit or discharge of a corresponding liquid volume from the circuit, so that the pressure of the coolant is always is kept above the vapor pressure at the temperature under consideration. The supply of the necessary gas into the space 22 can either done by expanding the heat insulating gas, if the volume of the space 8 is sufficient, or by a supply of outside, especially from the storage containers 36 through the line 34.

Bei der in Fig. 2 gezeigten abgewandelten Ausführungsform sind ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen wie im Beispiel der Fig.1 versehen. Hier ist die Kammer 18 des Druckreglers durch ihreIn the modified embodiment shown in Fig. 2 are similar Components are provided with the same reference numbers as in the example in FIG. Here is the chamber 18 of the pressure regulator by their

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obere Wand 19 mit einer hohlen Säule 37 fest verbunden, die mit ihrem unteren Teil 38 im Betonboden des Behälters 1 verankert ist und Bohrungen 39 aufveist, um einen freien Kreislauf der Kühlflüssigkeit zu ermöglichen. An ihrem oberen Teil ist diese Säule durch eine Sicherheitsvorrichtung 40 verlängert, die unter dem Boden 11 des den Kern 13 umgebenden Mantels 9 angeordnet ist und diesen bei einem schweren imfall auffangen kann, um sein Herabfallen in den unteren Teil des Behälters 1 zu vermeiden. Bei dieser Abwandlung ist die Kammer 18 von der Glocke 4 völlig unabhängig, was deren Herausziehen für Inspektionszwecke ermöglicht. Besonders ist zu bemerken, daß die Temperatur im Inneren der Kammer 18 des Druckreglers wesentlich geringer als die des unter dem Kern 13 in dem Innenraum des Mantels 9 gelangenden Wassers sein kann und man deshalb vorteilhaft ervei se auch Rohre 41 vorsieht, um einen ZweigWej des Kühlmittels herzustellen und die Temperaturen auszugleichen, ohne das Arbeiten des Druckreglers selbst zu beeinflussen.upper wall 19 with a hollow column 37 firmly connected with its lower part 38 is anchored in the concrete floor of the container 1 and has holes 39 to allow the cooling liquid to circulate freely to enable. At its upper part, this column is extended by a safety device 40, which is placed under the floor 11 of the the core 13 surrounding the jacket 9 is arranged and this at a can catch a heavy fall in order to prevent it from falling into the lower part of the container 1. In this variation, the chamber 18 of the bell 4 is completely independent of what its pulling out for inspection purposes. It is particularly noteworthy that that the temperature inside the chamber 18 of the pressure regulator is significant can be less than that of the water getting under the core 13 in the interior of the jacket 9 and is therefore advantageous ervei se also provides for pipes 41 to connect a branch Produce coolant and equalize the temperatures without influencing the operation of the pressure regulator itself.

Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Abwandlungen befindet sich das am Boden der Glocke eintretende Kühlmittel bei einer verhältnismäßig tiefen Temperatur, ist jedoch mit dem Kühlmittel des Hauptkreislaufs, der durch die Zu- und Ableitungen 14 und 15 begrenzt ist, durch die durchlässige Wärmeabschirmung 17 in Verbindung. Bei der Inbetriebnahme des Druckreglers sorgt daher diese Wärmeabschirmung dafür, daß ein verhältnismäßig lauwarmes und nicht kaltes Wasser in den Kreislauf gelangt. Wenn im Hinblick auf den Betrieb des Kernreaktors ein Eintritt von kaltem Wasser zulässig ist, kann man die praktische Ausführungsform der Gesamtanordnung in der in Fig. 3 gezeigten Weise vereinfachen, indem man den entsprechenden Querschnitt des unteren Teils der Glocke 4 opti-In the case of the modifications shown in FIGS. 1 and 2, the coolant entering at the bottom of the bell is at a relatively high level low temperature, but is limited to the coolant of the main circuit, which is limited by the inlet and outlet lines 14 and 15 is, through the permeable heat shield 17 in connection. When the pressure regulator is put into operation, it therefore takes care of it Heat shield to ensure that relatively lukewarm and not cold water gets into the circuit. If with regard to the operation of the nuclear reactor an entry of cold water is allowed, one can use the practical embodiment of the overall arrangement Simplify in the manner shown in Fig. 3 by optimizing the corresponding cross-section of the lower part of the bell 4

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miert. Zu diesem Zweck weist diese Glocke in ihrem unteren Teil eine Verjüngung 42 auf, die in einem die Wärmeabschirmung 17 umgebenden Stutzen 43 endet, wobei die Verjüngung im unteren Teil des Raumes 8 ein freies Niveau 44 der Kühlflüssigkeit begrenzt, das eine genügende Abmessung hat, damit die Druckveränderungen des Gases im Raum 8 die Druckregelung des Kühlflüssigkeitskreises selbst gewährleisten. In allen Fällen können Druckbegrenzungsventile am Behälter 1 in Verbindung mit dem wärmeisolierenden Gas oder an den den Druckregler mit der Umgebung des Behälters verbindenden Leitungen vorgesehen sein.mated. For this purpose, this bell has a in its lower part Tapering 42, in a surrounding the heat shield 17 Nozzle 43 ends, wherein the taper in the lower part of the space 8 limits a free level 44 of the cooling liquid, the has a sufficient dimension so that the pressure changes of the gas in space 8 regulate the pressure of the coolant circuit itself guarantee. In all cases, pressure relief valves on the container 1 in connection with the heat insulating gas or on the the pressure regulator with the environment of the container connecting lines can be provided.

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Claims (10)

PatentansprücheClaims / 1.kernreaktor mit Druckflüssigkeitskühlung, gekennzeichnet durch einen Reaktorbehälter (1) aus Beton mit senkrechter Achse, eine an ihrem unteren Teil offene Glocke (4), die gleichachsig im Inneren des Behälters angeordnet ist und mit diesem einen Raum (8) begrenzt, der mit einem unter Druck stehenden, die Innenwand (2) des Behälters (1) wärmeisolierenden Gas gefüllt ist, und durch eine Druckregelvorrichtung zum Unterdrucksetzen des Kühlmittels in der Glocke, vobei diese Vorrichtung ein Regelgasvolumen aufweist, das mit einer großen freien Oberfläche des Kühlmittels in der Weise in Berührung steht, daß einer geringen Veränderung des Drucks des Regelgases eine erhebliche Veränderung des Volumens der Flüssigkeit entspricht, die im Kühlmittelkreis im Inneren der Glocke verdrängt vird./ 1st nuclear reactor with hydraulic fluid cooling, characterized by a reactor vessel (1) made of concrete with a vertical axis, a bell (4) open at its lower part and coaxially inside of the container is arranged and with this delimits a space (8) which is connected to a pressurized, the inner wall (2) of the Container (1) is filled with heat insulating gas, and by a pressure regulating device for pressurizing the coolant in the Bell, whereby this device has a control gas volume, which with a large free surface of the coolant in the manner in Touch stands that a small change in the pressure of the control gas causes a significant change in the volume of the liquid which is displaced in the coolant circuit inside the bell. 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelvorrichtung eine an ihrem oberen Ende geschlossene und an ihrem unteren Ende offene Kammer (18) aufweist, die unter dem Reaktorkern (13) gleichachsig zur Glocke (4) angeordnet ist und deren oberer Abschluß (19) oberhalb des Niveaus der Kühlflüssigkeit ein Volumen des Regelgases einschließt, das mit dem wärmeisolierenden Gas im Raum (8) in Verbindung steht.2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the pressure control device has a closed at its upper end and at its lower end open chamber (18), which under the Reactor core (13) is arranged coaxially to the bell (4) and its upper end (19) above the level of the cooling liquid includes a volume of the control gas, which with the heat insulating Gas in space (8) is in communication. 3· Kernreaktor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die kondensierten Fraktionen der Kühlflüssigkeit im Regelgasvolumen aufzufangen und sie in den Primärkreis im Inneren der Glocke (4) zurückzuführen.3 nuclear reactor according to claims 1 and 2, characterized in that that means are provided to collect the condensed fractions of the cooling liquid in the control gas volume and in the Primary circuit inside the bell (4). 4· Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß senkrechte Tauchrohre (41) das oberhalb und außerhalb der Kammer der4 · Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that vertical Dip tubes (41) above and outside the chamber of the 409841/0716409841/0716 Druckregelvorrichtung befindliche Kühlmittel mit dem in der Kammer (1-8) unter dem Regelgasvolumen enthaltenen Kühlmittel verbinden, um die Temperaturen auszugleichen, .·Pressure regulating device located with the coolant in the chamber (1-8) Connect the coolant contained under the control gas volume in order to equalize the temperatures. 5. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Kammer >(18) der Druckregelvorrichtung unter einem Innenmantel (9) aufgehängt ist, der den Reaktorkern (13) enthält und dessen Boden (·! 1) mit öffnungen (.12) für den Durchgang des Kühlmittels versehen ist, das den Reaktorkern (13) von unten nach oben durchströmt ·5. Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that the open chamber> (18) of the pressure control device under an inner jacket (9) is suspended, which contains the reactor core (13) and its bottom (·! 1) with openings (.12) for the passage of the coolant is provided, which flows through the reactor core (13) from bottom to top · 6. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Kammer (18) der Druckregelvorrichtung von einer mit Bohrungen versehenen hohlen Mittelsäule (37) getragen ist, die mit ihrem unteren Ende (38) im Boden des Betonbehälters (1) verankert ist und oberhalb des oberen AbschlU-ßwairider Kammer (18) durch eine Sicherheitskonstruktion verlängert ist, welche den den Reaktorkern (13) enthaltenden Mantel (9) im Fall des Herabfallens desselben auffängt.6. Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that the open chamber (18) of the pressure control device of one with bores provided hollow central column (37) is supported, which is anchored with its lower end (38) in the bottom of the concrete container (1) is and above the upper AbschlU-ßwairider chamber (18) by a Safety structure is extended, which the reactor core (13) containing jacket (9) in the event of the same falling catches. 7. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Kammer (18) der Druckregelvorrichtung mit mindestens einem Vorratsbehälter (36) für das Einleiten und Auffangen des Regelgases in Verbindung steht·7. Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that the Open chamber (18) of the pressure regulating device with at least one storage container (36) for introducing and collecting the regulating gas is connected 8· Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (36) in der Wand des Behalters eingebettet ist.8 · Nuclear reactor according to claim 7, characterized in that the Storage container (36) is embedded in the wall of the container. 9. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgekehrte Glocke (4) an ihrem offenen Ende einen konzentrischen Mantel (28) aufweist, der mit der Glocke (4) ein mit ruhendem Gas gefülltes Ringvolumen bildet, das zwischen dem Wärmeisolationsraum (8) und der Druekregelvorrichtung angeordnet ist.9. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the inverted bell (4) is concentric at its open end Has jacket (28) which, with the bell (4), forms an annular volume filled with resting gas, which is located between the heat insulation space (8) and the pressure control device is arranged. 409841/0716409841/0716 10. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgekehrte Glocke (4) an ihrem offenen Ende eine Einschnürung (42) aufweist, die zvischen dem unteren Teil der Glocke und dem Behälter (1) einen Raum von erheblicher Breite für das Niveau der Kühlflüssigkeit begrenzt, und daß das Regelgas unmittelbar das Wärmeisolationsgas bildet.10. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the inverted bell (4) at its open end a constriction (42) has, the between the lower part of the bell and the container (1) delimits a space of considerable width for the level of the cooling liquid, and that the control gas directly the thermal insulation gas forms. 409841/0716409841/0716 LeerseiteBlank page
DE2413424A 1973-03-30 1974-03-20 NUCLEAR REACTOR WITH LIQUID COOLING Pending DE2413424A1 (en)

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